玻璃钢抽油杆工艺技术在文留油田的应用

1    玻璃钢杆简介
      玻璃钢抽油杆全称是玻璃纤维增强塑料抽油杆，是由树脂和玻璃纤维按一定比例，通过专门的拉挤和固化工艺制作而成的；它是由玻璃钢杆体和两端带螺纹的钢接头用高粘度环氧树脂粘合剂粘接而成，该钢接头符合API标准规定的抽油杆接头尺寸、材料和结构。
      玻璃钢抽油杆是在70年代中后期玻璃钢工业发达的美国首先开始研究的，1978年飞波公司最终解决了一系列技术难题，把这一新产品推上了实用阶段，1989年获得美国专利，并将产品推向了市场。1989年前后，在大庆、辽河等油田进口了数千米玻璃钢抽油杆试用，取得了良好的效果。1992年，我国沙市、秦皇岛等地引进生产线，进行试生产，并于当年在吉林油田下井深抽，取得成功。1994年，文留油田引进了玻璃钢抽油杆，首先在文13-142井上使用，目前已陆续在46口油井中下入了玻璃钢抽油杆，应用后增油效果十分明显。
2    玻璃钢杆的主要特性
      作为一种加深泵挂的手段，玻璃钢抽油杆同普通钢制抽油杆相比有以下特点：
      2.1   优点
      2.1.1  质量轻：
      玻璃钢杆的密度为1.92g/cm3,约为钢抽油杆的三分之一（钢抽油杆的密度为7.85g/cm3），可以大大降低抽油机悬点载荷，因此可以运用功率小的电动机、较小的变速箱、较小的平衡块、较轻便的结构形式，从而达到节约电能、提高综合效率的目的。
       2.1.2   弹性好：
       玻璃钢杆的弹性模量为（4.0-6.0）×104MPa,仅为钢质抽油杆的四分之一左右（钢抽油杆的弹性模量2.1×105MPa），这样可以延长抽油杆的使用寿命，还可以增加抽油泵柱塞的有效冲程，达到稳产增液的目的。
      2.1.3 抗腐蚀能力强：
      玻璃钢杆具有良好的抗腐蚀性、耐疲劳特性；玻璃钢杆端接头采用具有抗腐蚀性能的钢材制成，杆体主要由无碱、无捻玻璃纤维与热固性树脂充分浸润后经预热固化而成，是电的非导体，在盐水及含有二氧化碳、硫化氢等环境下实验，无腐蚀现象。这样可以减少因腐蚀造成抽油杆断裂而上作业的情况，达到减少作业成本和增产创效的目的。
      2.1.4 强度高：
      玻璃钢杆的抗拉强度为810MPa，达到了D级钢杆的抗拉强度，短期最大应力可达300MPa，最大载荷可达15t。
      2.1.5防蜡效果好：
      玻璃钢杆最外层是树脂，表面光滑，具有亲水憎油的特点，可以减少热洗次数，从而降低采油成本。
      2.2   缺点
      2.2.1抗压性能差：
      玻璃钢杆不能承受压应力，在压应力作用下，玻璃纤维和热固树脂间粘合键就会变弱，如果压应力过大超过玻璃钢抽油杆的承受载荷后，玻璃纤维就会断裂，造成杆体破损，导致玻璃钢杆断裂，这样会造成作业成本升高。
       2.2.2 扭性能差：
       玻璃钢杆的抗扭强度为0.14KN.m，与钢杆相比，其抗扭性能差得很远（D级钢杆的抗扭强度为6.73KN.m）。
       2.2.3  硬度低：
       玻璃钢杆主要是由玻璃纤维和树脂组成的，二树脂的硬度比钢的硬度低，在玻璃钢杆与钢体接触时，首先会将树脂磨掉，然后杆体中的玻璃纤维断裂而使玻璃钢杆失效。
3    玻璃钢杆抽油技术的选井原则
       1、选井时应充分考虑油井的供液能力，目的是保证供液稳定，防止发生抽空现象，避免玻杆过早失效。
       2、对于液面高、能量充足的油井，采用玻杆结合大泵深抽强采，以减少杆柱自重，降低驴头载荷，加大泵挂深度，提液降耗。
       3、对于腐蚀严重或钢杆频繁断脱的井采用玻杆，一方面可以防腐，另一方面可以降低径向和轴向载荷，从而减少断脱事故。
       4、对于用普通钢杆深抽后，地面设备超载的井，采用玻杆降低油井负荷，使现有的地面设备满足生产的需要。
       5、严禁在“狗腿状”井段和井斜大于7°井段应用玻杆，避免玻杆和油管内壁摩擦而使玻杆过早失效。
       6、尽量不在出砂井、结盐井、稠油井上应用玻杆。
       7、井液温度不高于1160C。
       8、尽量不在新投井上应用玻杆；由于井下情况复杂，新井射开油层后，在未生产前，其生产状况无法准确判断和掌握。
4  玻璃钢杆的优化设计
       为使所选抽油井施工后达到预期效果，坚持每口井都进行优化组合，遵循以下设计原则：
        4.1 根据油层供液能力，使沉没度尽可能保持在300-500m之间来保证增油效果。
        4.2 由于所选井地层比较深且渗透性低，一般泵径要选择Ф38mm泵。
        4.3 采用玻璃钢抽油杆在上，钢杆在下的杆柱组合，组成一套近似弹簧的质量振动体系，使玻璃钢杆始终处于拉伸状态，保证玻璃钢杆不受轴向压力。
        4.4 合理优化抽油杆柱组合，让钢杆占50%左右，尽量减少冲程损失。
5  玻璃钢杆的配套技术
      玻璃钢杆具有重量轻、抗腐蚀性强、弹性好等优点，但若配套技术不合理，其优越性就得不到充分发挥，所以要求必须搞好玻璃钢杆的配套技术，目前主要配套技术有：混合杆柱OSP优化设计软件技术、混合杆柱诊断软件技术以及玻璃钢杆专用提筒、井口保护装置、玻璃钢杆打捞器等专用工具。
6  玻璃钢杆抽油技术的应用效果及效益
       使用玻璃钢抽油杆可以降低抽油机悬点载荷，减少能耗，增加抽油泵下入深度，并且在抽油机参数与下井杆柱等相互配合下可实现抽油泵柱塞抽吸超行程而提高泵效，文留油田自2001年10月份开始，截止2004年12月份共应用玻璃钢杆抽油技术46井次，工艺有效率100%，平均泵挂由原来的1946.5m增加到2345.8m，平均泵效提高了7.3%，检泵周期延长了102天，累计增液量13.56万吨，累计增油量4.57万吨，累计节电463.4万度，净创效益5632.8万元，投入产出比达1：4.5，取得了明显的经济效益和社会效益。 
7    结论
      7.1 应用玻璃钢抽油杆后增产效果明显，泵效提高显著。
      7.2 玻璃钢抽油杆与钢杆结合使用，不但可以达到深抽增产的目的，还可以节能。
      7.3 玻璃钢抽油杆在防蜡和抗腐蚀方面优越于钢杆